Понимание концентрации и измерение объемов

Понимание принципов концентрации растворов и измерение объемов в лаборатории являются двумя важными аспектами почти каждого эксперимента.

Растворы состоят из растворенного вещества, которое растворяется в растворителе для получения гомогенной смеси.

Растворы обычно определяются по их компонентам и соответствующим концентрациям.

Чтобы правильно рассчитать и приготовить раствор нужной концентрации, необходимо ознакомиться с различными видами лабораторной посуды, предназначенной для измерения объема.

Неправильная техника измерения объемов может привести к ошибкам в концентрации, что может стать причиной неудачи эксперимента.

При проведении экспериментов крайне важно знать точную концентрацию используемых растворов.

Концентрация чаще всего выражается в молярности. Одна молярный раствор содержит один моль растворенного вещества на литр раствора (B+C). При приготовлении растворов в лаборатории количество молей растворенного вещества можно определить по измеренной массе молекулы и её молекулярной массе.

Растворы также могут быть приготовлены и количественно определены как проценты концентрации исходя из массы растворенного вещества на единицу объема растворителя; такой раствор называют массово-объемным процентом.

Следует помнить, что растворенное вещество иногда бывает в жидкой форме. В этом случае процентная концентрация может быть выражена как объем жидкого растворенного вещества на единицу объема растворителя, что называется объемно-объемным процентом.

Для частого использования можно готовить концентрированные растворы стабильных соединений, называемые стоковыми растворами. Стоковые растворы могут быть промаркированы как кратные концентрации в конечном рабочем растворе. Здесь вы видите 10X раствор.

Эти стоковые растворы можно разбавлять растворителем по мере необходимости для достижения требуемой концентрации.

В качестве альтернативы разбавление может быть выполнено из более концентрированного раствора с помощью параллельного разбавления. Используя этот простой расчет, из стокового раствора известной концентрации можно приготовить раствор нужной концентрации и объема. Полученный объем можно довести до общего объема раствора для достижения желаемой концентрации.

Однако в некоторых ситуациях коэффициент разбавления, который равен отношению конечного объема к объему стокового раствора, необходимому для разбавления, слишком велик. Это делает параллельное разбавление непрактичным, так как необходимый объем стокового раствора будет слишком мал для точного измерения.

С помощью метода серийного разведения стоковый раствор может быть использован для приготовления разбавленного раствора, который затем может быть разбавлен далее для получения еще более разбавленного раствора и так далее, пока не будет достигнута желаемая концентрация.

При измерении объемов в лаборатории вы столкнетесь со многими емкостями для жидкостей. Однако важно понимать, что не все эти сосуды предназначены для точного измерения объема.

Неволюметрические емкости, такие как стаканы и колбы Эрленмейера, предназначены для смешивания и хранения растворов и, как правило, не откалиброваны. Вместо этого отметки или деления на их стенках представляют собой приблизительные значения объема жидкости.

Напротив, волюметрическая лабораторная посуда предназначена для измерения точных объемов жидких веществ. Волюметрическая посуда маркируется объемом, на который она откалибрована, а также буквами TC или TD.

TC означает «to contain» (содержать) и обычно встречается на мерных колбах и градуированных цилиндрах, которые откалиброваны для удержания точного объема жидкости.

TD означает «to deliver» (дозировать) и обычно встречается на измерительных устройствах, предназначенных для дозирования жидкости, таких как пипетки и шприцы.

Мерные колбы обычно используются для приготовления растворов определенной концентрации. После растворения вещества в колбу добавляют растворитель до тех пор, пока общий объем не достигнетgraduation-линии. Добавление «достаточного количества» для достижения этого объема называется доведением раствора до метки (Q.S.).

При доведении раствора до метки верхний слой жидкости изгибается в месте соприкосновения со стенкой колбы. Это явление называется мениском и вызвано поверхностным натяжением. В водных растворах мениск вогнутый, и показания следует считывать по нижней точке изгиба.

Существует несколько сосудов, предназначенных для измерения и дозирования определенных объемов жидкости. При выборе волюметрической посуды всегда выбирайте наименьшее устройство, которое вмещает требуемый объем, чтобы обеспечить максимальную точность.

Для измерения объемов жидкости более 50 mL подходящим выбором являются градуированные цилиндры.

Серологические пипетки обычно используются для измерения и дозирования объемов в диапазоне от 0.1 до 50 mL.

Для объемов от 0.2 мкл до 5 mL следует использовать микродозаторы.

Если пластиковые наконечники для пипеток не совместимы с измеряемой жидкостью, альтернативой для точного измерения объемов в микролитровом диапазоне являются стеклянные шприцы Hamilton.

Теперь, когда мы изучили основы работы с растворами, мы обсудим, как некоторые из этих концепций применяются в исследованиях.

Гель-электрофорез ДНК — это метод, используемый для разделения смеси фрагментов ДНК и оценки их размера путем приложения электрического поля для перемещения отрицательно заряженных молекул через гелевую матрицу из агарозы — углевода, получаемого из морских водорослей.

При подготовке гелевой матрицы обычно используют растворы с процентным содержанием массы к объему для создания 1% (масса/объем) агарозных гелей.

Как правило, для электрофореза требуются большие количества рабочего буфера. Из-за частого использования и больших объемов такие буферы обычно разводят из более концентрированных 10x стоковых растворов.

Для получения рабочего 1x буфера одну единицу объема стокового раствора разводят в 9 единицах объема очищенной воды.

В экспериментах с использованием микропланшетного ридера концентрация неизвестных образцов белка часто определяется на основе набора образцов с известными концентрациями, называемых стандартами.

Последовательные разведения часто используются для создания стандартов с постепенно возрастающей концентрацией, чтобы в конечном итоге можно было построить калибровочный график и определить концентрацию неизвестного образца.

Вы только что посмотрели вводное видео JoVE по пониманию концентрации и измерению объемов. В этом видео мы рассмотрели основные концепции, такие как расчет концентрации, выполнение разведений, а также использование различных видов лабораторной посуды для измерения объемов. Также было обсуждено применение некоторых из представленных концепций в молекулярной биологии и биохимии.

Спасибо за просмотр и помните, что при измерении объемов всегда необходимо соблюдать точность и прецизионность.